17.06.2020
12:58

Определена скорость собственного вращения черной дыры 4U1543-47

Черная дыра, во всяком случае на современном уровне понимания этого загадочного объекта, «не имеет волос», то есть является настолько простой, что полностью описывается при помощи всего лишь трех параметров: массы, скорости собственного вращения и электрического заряда. Все остальные свойства тех фрагментов материи, из которых была сформирована черная дыра, стираются в процессе ее формирования. Мощное гравитационное поле образовавшейся черной дыры создает окружающую центральный объект поверхность, называемую «горизонтом», и все, что пересекает эту границу (даже свет), уже не может вернуться обратно. Поэтому данная сингулярность кажется черной, и вся информация об упавшем в нее материале теряется, трансформируясь в изменения значений трех известных параметров черной дыры.

Измерить массу черной дыры довольно просто: для этого следует наблюдать, как гравитационное поле черной дыры влияет на движение материи в ее окрестностях. Электрические заряды черных дыр не имеют большого значения, поскольку обычно число положительно заряженных частиц, попадающих в черную дыру, примерно равно числу отрицательно заряженных частиц, и заряды взаимно компенсируются. Определить скорость собственного вращения черной дыры значительно сложнее, и оба известных метода определения этой скорости основаны на интерпретации параметров рентгеновского излучения, идущего со стороны горячего внутреннего края аккреционного диска, окружающего черную дыру. В первом методе моделируется форма сплошного рентгеновского спектра, и он основан на надежных оценках массы, расстояния и угла наблюдения. Второй метод моделирует рентгеновский спектр целиком, включая эмиссионные линии атомов, наблюдаемые при отражении света от раскаленного газа. Этот метод не зависит от такого большого количества других параметров. В целом оба метода дают сопоставимые результаты.

Астроном из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, Джеймс Штейнер (James Steiner) и его коллеги провели новый анализ семи наборов спектров, полученных при помощи инструмента Rossi X-ray Timing Explorer для источника, который представляет собой черную дыру звездной массы под названием 4U1543-47, расположенную в нашей Галактике. Предыдущие попытки оценить скорость собственного вращения этого объекта при помощи сплошных рентгеновских спектров привели к расхождению между различными научными работами, которые значительно превышали формальную неопределенность (в этих исследованиях масса черной дыры принималась равной 9,4 массы Солнца, а расстояние до нее – 24,7 тысячи световых лет). Тщательно сравнив спектры и использовав для анализа усовершенствованные алгоритмы, ученые в новой работе смогли получить значение скорости собственного вращения черной дыры, промежуточное между величинами, полученными в предыдущих двух работах, с доверительной вероятностью 90 процентов. Поскольку на настоящее время известно лишь несколько десятков подтвержденных определений скорости собственного вращения черной дыры, эти новые результаты стали ценным вкладом в копилку астрономических знаний человечества.

Составлено по материалам, предоставленным Гарвард-Смитсоновским астрофизическим центром.

По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20200616205636

Обозрение "Terra & Comp".